JPS6410333B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フイラメントワインデイング法によ
り物品を製造するための方法及び装置に係り、更
に詳細には仕上げられた物品の最適強度及び寸法
精度を確保すべくフイラメント帯の幅を一定に維
持する能力が改善された方法及び装置に係る。

強度が改善された物品を製造するためのフイラ
メントワインデイング法の人気は高まる一方であ
る。かかるフイラメントワインデイング法は一般
に、完成した物品の所要の形状に対応する形状を
有する型又はマンドレルの周りに結合材のマトリ
ツクス中に配置された高強度フイラメントを巻付
け、次いでマトリツクス材を乾燥させることを含
んでいる。

かかるフイラメントワインデイング法は一般
に、マンドレル又は型を支持し且回転させる装置
と、フイラメントの連続的な帯を連続的に樹脂に
て含浸させる装置と、樹脂にて含浸されたフイラ
メントがマンドレルの周りに巻付けられるときフ
イラメントの方向を適正に維持すべく、マンドレ
ルに対し横方向に運動し且枢動しつつマンドレル
の長さ方向に沿つて往復動するワインデイングヘ
ツドとを含んでいる。

完成した物品内に好ましからざる空所が形成さ
れることを防止し且その寸法精度を向上させるた
めには、ワインデイングプロセス中に於けるフイ
ラメント帯の幅を正確に維持することが重要であ
ることが一般に認識されている。従来技術による
フイラメントワインデイング方法及び装置に於て
は、接着剤にて含浸されたフイラメント帯をマン
ドレルへ案内するワインデイングアイが採用され
ている。フイラメント密度（フイラメントとフイ
ラメントとの接触度合）が高いことが必要とされ
る場合には、曲線形のワインデイングアイが必要
とされることが一般に認識されている。ワインデ
イングアイは「繰り出し角度」即ちフイラメント
帯のワインデイングアイとマンドレルとの間に延
在する部分とフイラメント帯のワインデイングア
イへ進入する部分の長手方向軸線とのなす角度を
確定する。シリンダの如き対称形のフイラメント
ワインデイングに於ては、ワインデイングアイと
シリンダの回転軸線の相対位置が一定である限り
一定である。しかしマンドレルがエーロフオイル
の断面形を有する場合の如く、マンドレルの断面
形状がワインデイング軸線に対し非対称である場
合には、繰り出し角度はワインデイングアイ及び
マンドレルの軸線が固定されている場合には変化
してしまう。ワインデイングアイに対するフイラ
メントの繰り出し角度が変化すると、湾曲したワ
インデイングアイとフイラメントとの間の接触線
の大きさも大きく変化する。フイラメントがワイ
ンデイングアイを経て大きな力にて引張られ、ま
たワインデイングアイとの接触線の大きさが増大
すると、ワインデイングアイに作用する力も増大
し、これによりフイラメント帯の中心へ向けて作
用するワインデイングアイの反力の成分も増大
し、これによりフイラメント帯の幅が減小する。
フイラメントの繰り出し角度が減小すると、ワイ
ンデイングアイとの接触線の大きさも小さくな
り、フイラメント帯の中心へ向けて作用するワイ
ンデイングアイの反力も減小し、これによりフイ
ラメント帯の幅が増大する。最近のフイラメント
ワインデイング装置の中には、繰り出し角度の比
較的穏やかな変化を補償すべく、ワインデイング
アイの位置がワインデイングプロセス中連続的に
調節されるよう構成されたものがある。しかしか
かるフイラメントワインデイング装置は一般に、
上述の如き大型風力タービンのエーロフオイルブ
レードの如き極端に対称性を欠く大きな物品に対
しフイラメントのワインデイングを行なう場合に
於ける如く、繰り出し角度が非常に大きく変動す
ることを補償するに充分なほどのワインデイング
アイの位置の調節を行なう能力を有してはいな
い。

従つて本発明の主要な目的は、フイラメント帯
の幅の一様性が維持されるフイラメントワインデ
イングのための改良された方法及び装置を提供す
ることである。

本発明の他の一つの目的は、フイラメント帯の
幅がマンドレルの断面形状が極端に対称性を欠く
場合であつても一様に維持されるフイラメントワ
インデイングのための方法及び装置を提供するこ
とである。

本発明の更に他の一つの目的は、現在当技術分
野に於て実施されているフイラメントワインデイ
ング方法及び装置に対し容易に適用し得るフイラ
メントワインデイングのための方法及び装置を提
供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、コストを殆ど
増大させることのないフイラメントワインデイン
グのための方法及び装置を提供することである。

本発明によれば、連続的な細長いフイラメント
の帯を用意する工程と、フイラメント帯を接着剤
にて処理する工程と、フイラメント帯をマンドレ
ルの周りに巻付けるに先立つてフイラメント帯を
ワインデイングアイに通す工程とを含むフイラメ
ントワインデイングの方法は、フイラメント帯が
ワインデイングアイを通過した後であつてマンド
レルの周りに巻付けるに先立つて、ワインデイン
グアイに対し固定されるガイドを通してフイラメ
ント帯を引張る工程を含んでいる。繰り出し角度
の変化はマンドレルとワインデイングアイとの間
に於ては発生せず、ガイドとマンドレルとの間に
於て発生する。従つてワインデイングアイに於け
る繰り出し角度はフイラメントワインデイングプ
ロセス全体に亙つて一定となり、これによりフイ
ラメント帯の幅を一定に確保することができる。
一つの好ましい実施例に於ては、ガイドはそれら
の間を経てフイラメント帯が引張られる実質的に
直線状の互いに隔置された一対のバーを含んでお
り、これによりガイドより下流側の繰り出し角度
の変化によつてはガイドによりフイラメント帯に
与えられる横方向の反力が変化されることなく、
これによりフイラメント帯の幅が一定に維持され
る。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。

添付の第１図に本発明によるフイラメントワイ
ンデイング装置１０が示されている。フイラメン
トワインデイング装置１０はワインデイングヘツ
ド１５と、複数個のフイラメントをその帯に形成
するフイラメント帯形成装置２０と、フイラメン
ト帯を接着剤にて処理する（接着剤はローラ５５
により付着される）接着剤処理装置２５と、ワイ
ンデイングヘツド１５へ向けてフイラメント帯を
案内するガイド装置３０とよりなつている。フイ
ラメント帯形成装置２０、接着剤処理装置２５、
及びガイド装置３０はフイラメントワインデイン
グの技術分野に於て良く知られており、現在当技
術分野に於て使用されているフイラメントワイン
デイング装置のものと同一であり、従つて本発明
の一部をなすものではない。フイラメント帯形成
装置２０は半径方向以外へ延在する歯を有する櫛
３５を含んでおり、それらの歯の間を経て複数個
のスプールよりフイラメントワインデイング装置
へ供給された複数個の細長いフイラメントが当技
術分野に於て公知の要領にて引張られるようにな
つている。フイラメントはＳガラス、Ｅガラス、
黒鉛、Kevlarなどの如き材料より形成されたも
のであつてよい。

櫛３５の近傍に於てフイラメント帯の張力を適
正に維持するためにバー４０，４５，５０が設け
られている。接着剤処理装置２５は大きな接着剤
供給ローラ５５を含んでおり、ローラ５５は適当
な接着剤の浴６０内に部分的に浸漬されており、
且その表面に接触するフイラメントにより摩擦に
よつて回転されるようになつている。ローラ５５
が浴６０内にて回転することによりローラの上面
は常に接着剤を供給され、その接着剤はフイラメ
ントがローラ５５上を移動する際に固々のフイラ
メントに付与される。フイラメント帯は接着剤を
適当に付着された後、第一のガイド装置３０によ
りワインデイングヘツド１５へ向けて案内され
る。第一のガイド装置３０は適宜に配列されたテ
ンシヨンバー６５，７０，７５を含んでいる。型
９５が任意の適宜な要領にてその両端に於て回転
可能に支持されており、電気モータの如き適当な
駆動装置（図示せず）により回転されるようにな
つている。型９５にはフイラメント帯の一端が取
付けられ、型９５が回転されることによりワイン
デイングヘツド１５が巻取り軸線９７に平行に型
９５の長さ方向に沿つて（第１図の紙面に垂直な
方向に）往復動しつつフイラメント帯がワインデ
イングヘツド１５を経て引張られ、これにより型
９５上に接着剤にて処理されたフイラメント帯よ
りなり型の周りに重ねて巻付けられた複数個の層
が形成される。この場合の各層は複数個の斜めの
巻き回を含んでいる。所要量のフイラメントが型
９５の周りに巻取けられたとき、その物品は接着
剤を固化させるべく乾燥され、しかる後当技術分
野にて良く知られた要領にて型９５が除去され
る。

第２図に於て、ワインデイングヘツド１５はキ
ヤリツジ１００を含んでおり、キヤリツジ１００
は上述の如く型９５が回転してフイラメント帯を
ワインデイングヘツド１５を経て引張り且型９５
の周りに巻取る際、巻取り軸線９７に平行に往復
動する。典型的にはキヤリツジ１００は、上方へ
延在する歯（それらの間を経て接着剤にて処理さ
れたフイラメントが引張られる）を有する櫛１０
５と、ワインデイングアイ１１０（それを経てフ
イラメントが引張られる）とを含んでいる。ワイ
ンデイングアイ１１０はフイラメントを横方向に
統合して型９５上に巻取けられる実質的に間断の
ないフイラメント帯を形成する。

ワインデイングアイ１１０はブラケツト１１２
上に装着されており、ブラケツト１１２及び櫛１
０５はキヤリツジ１００と共に往復動するレール
１１５上に装着されている。レール１１５は回転
可能にリング１２０上に装着されており、リング
１２０は垂直トラツク１３０に沿つて垂直方向に
その位置を調節し得るキヤリツジ１２５に装着さ
れている。またレール１１５には互いに隔置され
且互いに対向する複数個の係止溝１３３が設けら
れており、この係止溝１３３内に櫛１０５の両端
が受けられるようになつている。ワインデイング
アイ１１０から櫛１０５までの間隔によりフイラ
メント帯の幅がある程度決定される。当技術分野
に於て知られている如く、ワインデイングアイ１
１０は、フイラメント帯がワインデイングアイを
通過する際、フイラメント帯に作用する張力及び
フイラメント帯の角変位によりフイラメント帯に
対しその中心へ向かう反力を付与することによ
り、個々のフイラメントを統合する。フイラメン
ト帯の各フイラメントとワインデイングアイ１１
０との間には一種のカムの関係が存在するので、
繰り出し角度が変化すると、ワインデイングアイ
によりフイラメント帯に及ぼされる横方向の反力
も変化する。従来のフイラメントワインデイング
装置に於てフイラメント帯が連続的に型９５の周
りに巻付けられている状態を示す第３図に於て、
型９５が図に於て破線にて示された位置にあると
きには、型９５はワインデイングアイ１１０を経
てフイラメント帯を引張り、ワインデイングアイ
１１０は個々のフイラメントを横方向に圧縮して
実質的に連続的なフイラメントの帯に形成する。
しかし型９５が図に於て実線にて示された位置ま
で180゜回転されると、フイラメント帯は上方へ持
上げられる。このことによりフイラメント帯とワ
インデイングアイとの間に於ける接触線が実質的
に増大され、これによりワインデイングアイに及
ぼされる垂直方向の力が増大されて、ワインデイ
ングアイよりフイラメント帯に対し及ぼされる横
方向の反力が増大され、これによりフイラメント
帯の幅が低減される。フイラメント帯の最適幅が
型９５が第３図に於て破線にて示された位置に対
応しているものと仮定すれば、即ち個々のフイラ
メントが互いに横方向に接触した状態にある場合
の幅に対応しているものと仮定すれば、上述の如
き要領にてフイラメント帯の幅が低減されること
により、フイラメント帯が型の周りに巻付けられ
る際個々のフイラメントが束ねられた状態にな
り、これにより幅の狭くなつたフイラメント帯間
に間隙が形成され、その結果フイラメント帯を巻
付けられた物品に空所が形成され、所望の物品寸
法より逸れてしまう。ワインデイングアイ１１０
がキヤリツジ１２５と共に垂直方向に往復動し且
リング１２０と共に回動し得ることにより、上述
の如く、ワインデイングアイ１１０に対するフイ
ラメント帯の角度のずれが或る程度補正される
が、エーロフオイルの如く極端に対称性を欠く物
品に対しフイラメントを巻付ける場合には、既存
の装置に於ては一般にワインデイングアイが垂直
方向に運動することができないか又はその垂直方
向の運動量が不充分であるという欠点がある。

本発明によれば、ワインデイングアイが曲線に
て構成されていることに関連して生じる上述の如
き問題は解決される。本発明に於ては第二のガイ
ド装置１３５がワインデイングアイ１１０と型９
５との間に配置され且ワインデイングアイ１１０
に対し固定されている。第二のガイド装置１３５
はワインデイングアイ１１０よりのフイラメント
帯を案内し且ワインデイングアイに対するフイラ
メント帯の角度を制限し、これによりフイラメン
ト帯の繰り出し角度（フイラメント帯のワインデ
イングアイより離れる部分とフイラメント帯のワ
インデイングアイへ引張られる部分の長手方向軸
線とのなす角度）が一定に維持される。好ましい
実施例に於ては、第二のガイド装置１３５は互い
に隔置された一対のバー１４０及び１４５を含ん
でいる。これら二つのバー１４０及び１４５の間
隔は、接着剤にて処理されたフイラメント帯がそ
れらのバーの間を自由に通過し得る範囲に於て最
小の距離に設定されている。バー１４０及び１４
５はフレーム部材１５５上装着されており、フレ
ーム部材１５５はワインデイングアイ１１０のブ
ラケツト１１２に固定されたブラケツト１６０上
に装着されている。第２図に示されている如く、
第二のガイド装置１３５とワインデイングアイ１
１０との間にはそれらの間隔を最適の値に維持す
べくスペーサ１６５が設けられていてよい。

フイラメントの巻付け工程に於ては、フイラメ
ント帯はワインデイングアイ１１０を通過した
後、第二のガイド装置１３５を通過する。第二の
ガイド装置１３５はワインデイングアイ１１０を
経て引張られるフイラメント帯の繰り出し角度を
一定に維持し、これによりフイラメント帯の型９
５とバー１４０及び１４５との間に延在する部分
の角度の変化に拘らず、フイラメント帯の幅を一
定の値に維持する。バー１４０及び１４５は直線
状であり且フイラメント帯に対し何らの横方向の
反力を及ぼさないので、バー１４０及び１４５よ
り下流側の繰り出し角度が変化してもフイラメン
ト帯の幅は変化しない。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実
施例が可能であることは当業者にとつて明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるフイラメントワインデイ
ング装置を示す解図である。第２図は本発明によ
るフイラメントワインデイング装置の要部を示す
解図的斜視図である。第３図は従来技術によるフ
イラメントワインデイング装置の要部を示す解図
的部分斜視図である。 １０……フイラメントワインデイング装置、１
５……ワインデイングヘツド、２０……フイラメ
ント帯形成装置、２５……接着剤処理装置、３０
……ガイド装置、３５……櫛、４０，４５，５０
……バー、５５……接着剤供給ローラ、６０……
浴、６５，７０，７５……バー、９５……型、９
７……巻付け軸線、１００……キヤリツジ、１０
５……櫛、１１０……ワインデイングアイ、１１
２……ブラケツト、１１５……レール、１２０…
…リング、１２５……キヤリツジ、１３０……ト
ラツク、１３５……第二のガイド装置、１４０，
１４５……バー、１５５……フレーム部材、１６
０……ブラケツト、１６５……スペーサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フイラメントを巻付けることにより物品を形
   成するフイラメントワインデイング方法にして、
   複数個の連続的な細長いフイラメントを用意する
   工程と、前記フイラメントを互いに平行に隔置さ
   れた関係にて並置することにより前記フイラメン
   トの帯を形成する工程と、接着剤が前記フイラメ
   ントに付着するよう前記フイラメント帯を接着剤
   にて処理する工程と、前記フイラメント帯をワイ
   ンデイングアイに通す工程と、前記フイラメント
   をマンドレルの周りに巻付けることにより前記物
   品を形成する工程とを含み、更に前記フイラメン
   ト帯を前記ワインデイングアイに通した後前記ワ
   インデイングアイに対し固定されたガイドを通し
   て前記フイラメント帯を引張る工程を含み、前記
   ガイドは前記マンドレルの形状が非対称であるに
   も拘らず前記フイラメント帯の幅を一定に維持し
   得るよう前記ワインデイングアイと共働して前記
   フイラメント帯に一定の角変位を与えるよう構成
   されていることを特徴とする方法。 ２ 型の周りに複数個のフイラメントを巻付ける
   ことにより物品を形成する装置にして、複数個の
   フイラメントをフイラメント帯に形成する装置
   と、前記型に対する前記フイラメント帯の角度を
   適正に維持するワインデイングアイと、前記フイ
   ラメント帯を前記ワインデイングアイへ案内する
   第一のガイド装置とを含み、更に前記ワインデイ
   ングアイと前記型との間に配置され且前記ワイン
   デイングアイに対し固定された第二のガイド装置
   であつて、前記ワインデイングアイよりの前記フ
   イラメント帯を案内し且前記ワインデイングアイ
   に対する前記フイラメント帯の角度を制限し、こ
   れにより前記フイラメント帯が前記型の周りに巻
   付けられるとき前記ワインデイングアイよりの前
   記フイラメント帯の繰り出し角度を一定に維持す
   るよう構成された第二のガイド装置を含んでいる
   ことを特徴とする装置。